DE2311576A1

DE2311576A1 - Verfahren und vorrichtung zum abschrecken einer schmelzfluessigen thermoplastischen folie

Info

Publication number: DE2311576A1
Application number: DE2311576A
Authority: DE
Inventors: C George Huskey; Jun Charles Joseph Resler; Sidney Commons Sanders
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1972-03-08
Filing date: 1973-03-08
Publication date: 1973-09-13
Also published as: US3779682A; GB1391037A; JPS48102166A; NL7303182A; FR2175066A1; FR2175066B1; NL178401C; JPS5335587B2; LU67171A1; DE2311576C2; CA1007016A; BE796384A; NL178401B

Description

Patentanwälte

Dr.. Ing. Walter
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Dr. Hüne-Α Üiv.u.

biünciian ot), Pierce,»au^'S^,

8. März 1973 P-2366

E.I. DU PONT DE NEMOURS & COMPANY

10th and Market Streets, Wilmington, Delaware 19898, V.St.A,

Verfahren und Vorrichtung zum Abschrecken einer schmelzfIUssigen thermoplastischen Folie

Herkömmliche Verfahren zur Herstellung thermoplastischer Polymer-Folien bestehen darin, dass eine Folie eines schmelzflüssigen Polymeren durch eine Schlitzform auf eine gekühlte Abschreckoberfläche gegossen wird, um die Folie zu stabilisieren und erstarren zu lassen. In solchen Verfahren wird angestrebt, die Kanten der frisch extrudierten Folie zu stabilisieren, um Breitenverluste und -unregelmässigkeiten infolge Schrumpfung möglichst klein zu halten. Eines der wirkungsvollsten Mittel zur Beeinflussung der Kanten besteht in elektrostatischen Punktsonden, die auf jede Seitenkante der frisch extrudierten Folie gerichtet sind. Die elektrostatischen Sonden zwingen die Folienkanten dabei zu engem Kontakt mit der Abschreckoberfläche und verhindern so seitliche Bewegung der Folie.

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Während das Festhalten der Kanten ein wirksames Mittel zur Breitenstabilisierung einer frisch extrudierten Folie darstellt, hat die Unbeweglichkeit der Folienkanten zu weiteren Problemen bei der Herstellung einer gleichmässigen Folienstärke geführt. Insbesondere verursacht das Festhalten der Kanten einer frischgegossenen Folie zusammen mit der Neigung der Folie, während des KUhlens zu schrumpfen, ein Schwinden der Folie in dem Bereich, der unmittelbar an die festgehaltene Kante angrenzt. Dieser geschwundene Bereich erhöht nicht nur infolge Kantenbeschneidung den Abfall, sondern seine Schwäche kann auch ein Brechen verursachen oder eine Unterbrechung des Verfahrens transversaler Orientierung, bd. dem die Folienkanten für die Querdehnung festgeklemmt werden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das nicht nur das Problem des Schwindens einer gegossenen Folie in unmittelbarer Nähe der festgehaltenen Kanten vermindert, sondern es gestattet auch, die Vorteile einer bereits bestehenden, bekannten Festhaltevorrichtung voll auszuschöpfen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschrecken einer scnmelzflUssigen thermoplastischen Folie auf einer Abschreckoberfläche, wobei jede Seitenkante elektrostatische und/oder durch Luftdruck auf der Abschreckoberfläche festgehalten wird, und ist dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Haltekräfte auf die Folie ausgeübt werden, an deren Kantenbereichen, die sich von jeder Seitenkante schräg nach innen ausdehnen und im wesentlichen dickeren Folienbereichen von höherer Temperatur und nahe den Seitenkanten entsprechen, da diese Bereiche von den Seitenkanten nach innen wandern. Gegenstand der Erfindung ist auch eine

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Vorrichtung zum Abschrecken schmelzflüssiger thermoplastischer Folien. Die Vorrichtung weist eine bewegliche Abschreckfläche auf, sowie eine Strangpressform, die über der Abschreckfläche angebracht ist, um eine Polymer-Folie von der Strangpressform auf die Abschreckfläche zu extrudieren, eine seitliche punktweise Pesthaltevorrichtung, die über der Abschreckfläche und über jeder Seitenkante der Folie angebracht ist, und eine Einrichtung, um wenigstens über die Flächen der extrudierten Folie, die ehwärts von Jeder seitlichen festgehaltenen Kanten liegen und die höchste Temperatur haben, zusätzliche Festhaltekräfte auf die Folienoberfläche zu richten, um das stellenweise Schwinden der Folie zu verringern.

In einer besonders bevorzugten Ausfiihrungsform der erfind ungsgemäs sen Vorrichtung weist die Vorrichtung ausserdem ein Lager auf, das zwischen der Strangpressform und dem normalen Aufsetzpunkt der Folie, die von der Form auf die Abschreckfläche extrudiert wird, angebracht ist, sowie eine Einrichtung zur Erzeugung einer Schicht eines fliessfähigen Mediums auf der Oberfläche des Lagers und eine Druckkammer, um nach dem Aufsetzen der Polymer-Folie auf der Abschreckfläche ein Luftdruckfeld auf ihre Oberfläche zu richten.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung im Querschnitt,

Fig. 2 eine erfindungsgemässe Vorrichtung in Draufsicht, und

Fig. 3 und 4 Querschnitte von Folien, die durch elektro-

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statische Kantensonden festgehalten wurden, wobei sie in Fig. 4 zusätzlich durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung festgehalten wurde.

Bei der Herstellung thermoplastischer Polymer-Folien unter Anwendung eines Folienstrangpressverfahrens wird eine schmelzfltissige Folie auf eine kalte Abschreckfläche gegossen. Obwohl die schmelzflüssige Folie, wenn sie aus den parallelen Lippen der Spritzform hervortritt, eine im wesentlichen gleichmässige Dicke aufweist, verursacht Spannung auf der freien Spanne zwischen der Spritz- form und der Abschreckfläche eine Folienkontraktion in der Breite, was zu einer stark erhöhten Dicke an den Folienkanten führt. Auf der Abschreckfläche setzt sich die Folienkontraktion während des Abkühlverfahrens fort. Wenn eine Einrichtung zum Festhalten der Kanten verwendet wird, um die Folienbreite zu stabilisieren, tritt jedoch ein deutliches Schwinden in der Folie nahe der festgehaltenen Kante auf. Dieses Schwinden tritt bei der Verwendung jeder herkömmlichen Einrichtung zum Festhalten der Kanten auf, auch z.B. bei elektrostatischen Punktsonden oder Luftdüsen.

Wenn auch der Mechanismus, der zu diesen dünneren Bereichen der Folienkanten führt, nicht voll verstanden ist, so wird dennoch vermutet, dass es dem Zusammenwirken des Festhaltens der Folienkanten und der natürlichen Tendenz der Folie zum Schrumpfen zuzuschreiben ist. Es wurde erkannt, dass die Folie während des Abkühlens über ihre Breite hin schrumpt. Sind die Kanten im wesentlichen unbeweglich gemacht, so ruft die Schrumpfkraft im schwächsten Folienbereich, der sich frei bewegen kann, eine Dehnung hervor. Jener Bereich der verdickten Kante, der vom Kantenhalter nicht unbeweglich

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gemacht ist, hat die höchste Temperatur des nicht unbeweglich gemachten Teils der Folie, da die grössere Dicke längere Zeit zum Abkühlen benötigt. Der Folienbereich mit hoher Temperatur ist der schwächste und dehnt sich in Querrichtung aus, um Schrumpfung der Übrigen Folie zu ermöglichen. Diese stellenweise Dehnung führt zu einem schnellen und starken Schwinden der Folie in unmittelbarer Nähe des verdickten Bereichs, der durch die punktweise Festhalteeinrichtung unbeweglich gemacht ist.

Dieses Problem tritt besonders bei der Kombination verschiedener Festhaltevorrichtungen auf, wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 21 14 846 der Anmelderin beschrieben ist. Bei Verwendung der dort beschriebenen Vorrichtung zeigen die Kantenbereiche der Folie deutliche und wiederholte Schwankungen in der Dicke, und zwar vermutlich infolge erhöhter Abschreckwirkung der dort beschriebenen Druckkammer. Die häufig auftretenden Dickeschwankungen sind nicht völlig verstanden, sie werden Jedoch für eine Auswirkung der stärkeren Abnahme der Foliendicke gehalten, die bei der erhöhten Kühlwirkung der Druckkammer auftritt. Diese starke Abnahme der Foliendicke wird durch das plötzliche Abkühlen zum Stehen gebracht, wenn der betroffene Bereich deutlich dünner und kälter wird als der angrenzende Bereich. Es beginnt nun ein anderer angrenzender Bereich, der noch dick und heiss 1st, zu schwinden und ermöglicht fortgesetzte Schrumpfung der Hauptmasse der Folie. Der verbliebene Teil der dehnbaren Masse hoher Temperatur wird diesem Ablauf wiederholt unterworfen, was zu dem in Flg. 3 gezeigten Querschnitt führt.

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Die vorliegende Erfindung stützt sich auf die Erkenntnis, dass die Herstellung von Folien, die nicht ein ähnlich grosses Schwinden zeigen, wie es früher angetroffen wurde, dadurch ermöglicht wird, dass eine zusätzliche Festhaltekraft auf den Bereich der Folienseitenkante gerichtet wird, der beweglich ist und die höchste Temperatur aufweist .

Zusätzlich gestattet die vorliegende Erfindung die Ausnutzung der erhöhten Abschreckwirkung der oben beschriebenen Vorrichtung gemäss der Anmeüd ung P 21 14 846, jedoch ohne den damit verbundenen Nachteil der deutlichen Dickeschwankungen in der Nähe der Kante. Es wird vermutet, dass diese zusätzlichen Festhalteeinrichtungen die Abkühlung des heisseren Kantenbereichs der Folie beschleunigen, so dass das Polymer hoher Temperatur bei grösserer Dicke auf einen starren Zustand abgekühlt wird.

Entsprechend dieser Erkenntnis werden die zusätzlichen Pesthalteeinrichtungen zumindest über einem Bereich ange bracht, der an der Stelle beginnt, wo die Folienkanten auf der Abschreckfläche festgehalten werden, und sich schräg über den verdickten Kantenbereich der gegossenen Folie erstreckt, dessen Beweglichkeit von der Kanten- festhalteeinrichtung nicht beseitigt wird und der die höchste Temperatur aufweist. Das schräge Muster wird durch die Bewegung dieses Bereichs hoher Temperatur zur Folienmitte festgelegt, wenn die Folie für die Schrumpfung in Querrichtung gedehnt wird. Zusätzlich zu dieser schräg angeordneten Festhalteeinrichtung können jedoch weitere Festhalteeinrichtungen entlang der Seitenkante und in dem Feld zwischen der Kante und der sich entfernenden

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Diagonale angebracht sein, um die vollständige Abkühlung der Folie zu unterstützen.

Als Festhalteeinrichtungen für diese Erfindung können z.B. elektrostatische Punktsonden oder Luftdüsen verwendet werden. An ihrer Stelle kann auch eine einzelne Luftschlitzdüse oder eine elektrostatische Festhalteeinrichtung in Form eines Drahtes entlang der Folienkante in ähnlicher Schrägrichtung über dem Bereich des Kantenwulstes, der die höchste Temperatur aufweist, angeordnet werden. Es hat sich besonders günstig erwiesen, in einer gleichförmigen Luftdruckkammer gemäss der Anmeldung P 21 14 846 eine Reihe feiner Düsen in einem Muster anzubringen, das die erforderliche Erhöhung der Festhaltekraft durch ein Luftdruckfeld bewirkt. Zur Erzeugung des notwendigen Druckfeldes sollten die Luftdüsen nicht mehr als 0,6 cm in Querrichtung entfernt angebracht werden. Während sich der durch die Düsen erzeugte Luftdruck notwendigerweise mit der Dickeder extrudierten Folie, mit der Folienbreite und der Fördergeschwindigkeit der Folie und der Walze ändert, wurde gefunden, dass man die Vorteile der Erfindung bei einem durch die Düsen erzeugten Luftdruck von etwa 50 mm Quecksilber erhält. Werden für die erfindungsgemässe Vorrichtung elektrostatische, punktweise Festhalteeinrichtungen verwendet, so sollten der Abstand und die angelegte Spannung in ähnlicher Weise eingestellt werden, um eine im wesentlichen gleichförmige Kraft auf den erforderlichen Kantenbereich der sich abkühlenden Folie auszuüben.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt ein Beispiel der bevorzugten erfindungsgemässen Vorrichtung. In dieser Figur wird die

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thermoplastische Folie 10 aus der Strangpressform 11 durch die Düse 12, die in der Strangpressform ausgebildet ist, extrudiert. Die Folie wird über das poröse Lager 13 auf die Oberfläche der Abschreckwalze 14 extrudiert, wo sie durch die elektrostatischen Punktsonden 15 und den durch die Druckkammer 16 erzeugten Luftdruck in innigeren Kontakt mit der Abschreckoberfläche gebracht wird. Einige feine Luftdüsen 17 sind entlang den Seitenkanten der Folie in einem Gebiet, das sich von der Folienkante aus auf einer schrägen Bahn einwärts ausdehnt, angeordnet.

Dieses Gebiet ist deutlicher in Fig. 2 zu sehen, wo sich die Luftdüsen ausgehend von den den Anfang bildenden punktweisen Kantenfesthaltevorrichtungen, die die Kante festhalten und an den Folienkantei angeordnet sind, einwärts entlang Diagonalkoordinaten ausdehnen. Wie die Figur erkennen lässt, wird für diese AusfUhrungsform ein Muster aus drei Reihen von Luftdüsen verwendet, um das sich nach innen bewegende Kantenmaterial hoher Temperatur vollständig zu überdecken.

Die Wirkung dieser Erfindung wird am deutlichsten durch die Figuren 3 und 4 verdeutlicht. Fig. 4 ist ein Beispiel für den Querschnitt eiier erfindungsgemäss hergestellten Folie, während Fig. 3 ein Beispiel einer Folie darstellt, zu deren Herstellung eine Festhaltevorrichtung verwendet wurde, die abgesehen von der Vorrichtung zum mehrfachen punktweisen Festhalten einer erfindungsgemässen Vorrichtung entspricht. Wie aus den Figuren zu sehen ist, ist der Kantenbereich, der nach dieser Erfindung festgehaltenen Folie relativ glatt. Im Gegensatz dazu hat die hergestellte Folie einen Querschnitt ähnlich dem von Fig. 3, wenn die

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Einrichtung zum mehrfachen punktweisen Pesthalten von der Vorrichtung entfernt wird. In Pig. 3 zeigt das Profil der Dicke des Kantenbereichs mehrere sehr dünne Gebiete, die sich von der Folienkante weit ausdehnen und so die verwendbare Folienmenge verkleinern und Stellen schaffen, an denen die Folie während der Dehnung in Querrichtung reisst.

Die Erfindung ist zum Festhalten thermoplastischer Folien allgemein anwendbar, z.B. bei Polyestern, wie Polyäthylenterephthalat, Polyolefinen, wie Polyäthylenen und PoIypropylenen, und Polycarbonaten, wie Kondensationsprodukten aus Phosgen und Bisphonol (A). Offensichtlich wirken sich Jedoch die Vorteile der Erfindung, d.h. die erhöhte Gleichmässigkeit der Seitenkanten einer extrudierten Folie am meisten bei solchen Polymeren aus, die bei der Abkühlung eine hohe Kontraktionsgeschwindigkeit und einen hohen Kontraktionsgrad haben. Aus diesen Gründen werden Polyester und vor allem Polyäthylenterephthalat für die Anwendung der Erfindung bevorzugt.

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Claims

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F-2J66 8. März 1975

Patentanspr U c h e

IJ Verfahren zum Abschrecken einer schmelzflüssigen thermoplastischen Folie auf einer Abschreckfläche, wobei Jede Seitenkante durch elektrostatisches Pesthalten und/oder durch Luftdruck auf der Abschreckfläche festgehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Pesthaltekraft auf die Folie an Kantenbereichen ausgeübt wird, die sich schräg einwärts von jeder Seitenkante aus erstrecken und im wesentlichen dickeren Bereichen höherer Temperatur der Folie nahe den Seitenkanten entsprechen, so wie sich diese Bereiche von den Seitenkanten aus einwärts verschieben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie aus Polyester besteht.
2· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie aus Polyäthylenterephthalat besteht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis J>, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Pesthalten durch LuftdUsen eine Luftschlitzdüse oder eine elektrostatische Festhaltevorrichtung in Form eines Drahtes oder einer Spitze geschieht.
5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis j5> dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Festhalten durch feine LuftdUsen geschieht, die innerhalb eines Druckluftfeldes angeordnet sind, das von einer Druckkammer erzeugt wird.

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6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 5, bestehend aus einer beweglichen Abschreckfläche, einer Strangpressform, die über der Abschreckfläche angebracht ist, um die Folie auf die Abschreckfläche zu extrudieren, und einer seitlichen Einrichtung zum punktweisen Festhalten, die über der Abschreckfläche und über Jeder Seitenkante der Folie angebracht ist, und gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die dazu dient, zusätzliche Festhaltekräfte auf die Folienoberfläche zu richten, und zwar wenigstens über Jene Bereiche der extrudierten Folie, die einwärts von Jeder seitlichen, festgehaltenen Kante liegen und die höchste Temperatur aufweisen.

7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Strangpressform und dem normalen Aufsetzpunkt einer aus der Form auf die Abschreckfläche extrudierten Polymer-Folie ein Lager angebracht ist, sowie eine Einrichtung zur Erzeugung einer Fluidschicht auf der Oberfläche des Lagers, eine elektrostatische Sonde über Jeder Seitenkante der Folie angebracht ist, um eine elektrostatische Ladung dort aufzubringen, eine Druckkammer vorhanden ist zur Erzeugung eines Druckluftfeldes auf der Oberfläche der thermoplastischen Folie nach deren Aufsetzen auf die Abschreckfläche und eine Vielzahl von Einrichtungen zum punktweisen Festhalten innerhalb des Druckluftfeldes angeordnet ist, das durch die Druckkammer wenigstens über einem Bereich in der Nähe Jeder Seitenkante erzeugt wird, wobei sich dieser Bereich etwa von dem Punkt aus, an dem die Kante elektrostatisch festgehalten wird, in schräger Richtung über den sich bewegenden Bereich der extrudierten Folie erstreckt, der die höchste Temperatur aufweist.

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